JP3902394B2 - Optical communication module and optical communication device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信における光通信モジュールに関し、特に信号光を反射して折り返すミラーを備える光通信モジュールとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光導波路の途中に伝搬光を反射するミラーを設けて、伝搬光を受光素子と結合させる光通信モジュールの従来の技術には、例えば、図10に示される特開平10−224310号公報に開示された光通信モジュールがある。
【0003】
この特開平10−224310号公報に開示された従来技術では、同一波長の信号光による双方向通信を行う光通信モジュールを、小型かつ簡単な構成により実現することを目的としている。光導波路基板にY分岐型光導波路を形成し、分岐側導波路の途中に伝搬光を光導波路基板の表面側に反射するミラーを設け、この一方の分岐側導波路とミラーとの交差部に臨ませて受光素子を設け、また他方の分岐側導波路とミラーとの交差部に臨ませて発光素子を設けている。
【0004】
この光導波路基板上には、微細かつ高精度に形成することが可能であるY分岐型光導波路を用い、かつ、受光素子や発光素子を光導波路基板上に表面実装可能としたことにより、同一波長の信号光による双方向通信を行う光通信モジュールを小型かつ簡単に構成する。
【0005】
また他にも、例えば、図11に示される特開平11−068705号公報に開示された、2つの波長の異なる信号光を用いて双方向通信を行う光通信モジュールの従来技術がある。
【0006】
この特開平11−068705号公報に開示された従来技術では、送信光であるLD(レーザダイオード)光が、受信光であるPD(Photodiode:フォトダイオード)光に漏れ込むクロストーク光を、実用上問題ないレベルまで減少させることを目的としている。平面基板上に光分岐導波路を形成し、光分岐導波路の分岐部に溝を設け、入力光を波長に応じてその透過方向及び反射方向に分岐させる誘電体多層膜フィルタを溝に挿入して備え、光分岐導波路に光結合する送信用LD及び受信用PDを平面基板上に備えている。
【0007】
受信用PDの受信波長に誘電体多層膜フィルタの透過波長を設定し、送信用LDの発信波長に誘電体多層膜フィルタの阻止波長を設定し、送信用LD及び受信用PDとを、誘電体多層膜フィルタを挟んで対向する位置に配置することにより、双方向のWDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重方式)の光通信を行う。
【0008】
また他にも、例えば、図12に示される特開平11−237529号公報に開示された、光通信モジュールの従来技術がある。
【0009】
この特開平11−237529号公報に開示された従来技術では、Si基板の上面に形成したバッファとクラッドに傾斜面を形成し、この傾斜面における空気とクラッドの屈折率差による反射を利用して、信号光を上方に折り返してPDで受光する構造を備えている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の光通信モジュールでは、以下に述べるような問題点があった。
【0011】
第1に、狭い幅の溝を備える方式の従来の光通信モジュールでは、その狭い溝の中にミラーやフィルタを注入する構造のため、その製造に多くの手間が掛かり更に製造工程の自動化が困難であり、極めて多くの製造コストが必要となった。
【0012】
例えば、特開平10−224310号公報に開示された従来技術では、斜めに形成した溝の中にミラーを挿入する構造であり、また、特開平11−068705号公報に開示された従来技術では、光分岐導波路の分岐部に設けられた溝に誘電体多層膜フィルタを挿入する構造であるため、いずれも狭い溝の中にフィルタ等を挿入する非常に手間のかかる作業が必要であった。
【0013】
第2に、溝部分のフィルタを透過した信号光をPDで受光する方式の従来の光通信モジュールでは、溝部分での受信信号光の損失を抑えるために、非常に狭い幅の溝を形成する必要があった。そのため、挿入する誘電体多層膜フィルタについても、例えばポリイミドなどの厚さの薄い柔らかい材質のフィルタを使用しなければならず、固い材質のフィルタを挿入する場合に比べてハンドリング性が悪く、フィルタ挿入工程の自動化が困難であった。
【0014】
第3に、溝部分のフィルタを反射した信号光を、光導波路から外部の光ファイバに出力する方式の従来の光通信モジュールでは、導波路端面に対するフィルタの傾きが、フィルタでの反射光と光導波路との結合特性に大きく影響するため、導波路端面に対してフィルタが傾かないように慎重にフィルタを挿入する必要があり、組立コストの低減が困難であった。
【0015】
第4に、信号光を基板内から反射させて、基板の表面上に設置したPDで受光する方式の従来の光通信モジュールでは、その信号光の反射に空気とクラッドとの屈折率差による反射を利用するものであり、反射面を備える溝部内には空気が必要となる。例えば、光通信モジュールを透明樹脂等で覆った場合には、透明樹脂の屈折率は空気よりもクラッドの屈折率に近いため、傾斜面での反射が得られなくなる危険がある。このため、透明樹脂による簡易封止や、光学系を透明樹脂で保護した後に全体をモールド化するようなパッケージングが不可能となり、パッケージングの方法が限られるという問題点がある。
【0016】
本発明の第1の目的は、上記従来技術の欠点を解決し、簡易な工程により低コストに生産することのできる光通信モジュールとその製造方法を提供することである。
【0017】
本発明の第2の目的は、上記従来技術の欠点を解決し、狭い溝を備える必要がなく、かつ透明樹脂で覆った場合にも信号光を十分に反射することにより、透明樹脂を用いたパッケージング方法も選択可能な光通信モジュールとその製造方法を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の請求項1の光通信モジュールは、光信号を通信する光通信モジュールにおいて、断面がV字状の溝部と、送信信号光を導波する第1光導波路と、受信信号光を導波しかつ前記溝部において反射される前記送信信号光を導波する第2導波路とを設けた光導波路基板と、前記溝部が備える2つの面のうち一方の面上に配置され、前記受信信号光の波長の信号光を透過し、かつ、前記送信信号光の波長の信号光を反射するフィルタと、前記溝部が備える2つの面のうち他方の面上に配置され、前記第2導波路から入力される受信信号光を反射するミラーと、前記ミラーが反射した光を入射される受光素子を備えることを特徴とする。
【0021】
請求項2の本発明の光通信モジュールは、光信号を通信する光通信モジュールにおいて、断面がV字状の溝部と、送信信号光を導波する第1光導波路と、及び受信信号光を導波しかつ前記溝部において反射される前記送信信号光を導波する第2導波路とを備えた光導波路基板と、前記溝部が備える2つの面のうち一方の面上に配置され、前記送信信号光の波長の信号光を反射するミラーと、前記溝部が備える2つの面のうち他方の面上に配置され、入射される信号光の一部を反射しかつ一部を透過するハーフミラーを備え、前記第1光導波路から入射され前記ハーフミラーを透過し前記ミラーを反射した受信信号光を受信できる位置であって、かつ前記第2光導波路から入射され前記ハーフミラーを透過し前記ミラーを反射した送信信号光を受信しない位置に配置されている受光素子を備えることを特徴とする。
【0023】
請求項3の本発明の光通信モジュールは、前記光導波路基板に、光ファイバを配置するための溝をさらに設けることを特徴とする。
【0024】
請求項4の本発明の光通信装置は、請求項1または請求項2の何れか1項に記載の光通信モジュールを備え、光通信を行うことを特徴とする。
【0025】
請求項5の本発明の光通信装置は、請求項4に記載の光通信モジュールに光ファイバを配置したことを特徴とする。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0039】
図1は、本発明の第1の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。本実施の形態の光通信モジュールは、信号光の受信のみを行う。
【0040】
図1を参照すると、本発明の第1の実施の形態による光通信モジュールは、光導波路基板10と受光素子30を備えている。また、光導波路基板10には、光導波路11、折り返しミラー20、導波路端面14を形成して備えている。折り返しミラー20と導波路端面14は、光導波路基板10上に形成される2つの面を備える溝部の、それぞれの面である。
【0041】
折り返しミラー20は、受信した光導波路11からの信号光を、光導波路基板10の表面側に反射して受光素子30の受光面31に入射する。折り返しミラー20は、図1に示されるように斜めに切断された後に、Au等の金属膜でメタライズすることにより形成することができる。つまり、蒸着や溶射等の方法等により斜面部を金属で被覆し、ミラー20を形成するのである。
【0042】
受光素子30は、光導波路11から入射されて折り返しミラー20で反射された信号光に、結合するように光導波路基板10上に実装する。
【0043】
本実施の形態による光通信モジュールの信号光を受信する動作は、まず光導波路11から入力された受信信号光が、折り返しミラー20で反射されて光導波路基板10の表面側に送られることにより、受光素子30の受光面31により受光するのである。
【0044】
以上説明したように、本実施の形態による光通信モジュールは、折り返しミラー20で光路を光導波路基板10の表面側に折り返す構造を採用することにより、受光素子30を光導波路基板10上に表面実装することができる。
【0045】
図2は、本発明の第2の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。本実施の形態の光通信モジュールは、異なる波長の信号光の送受信を行う。
【0046】
図2を参照すると、本発明の第2の実施の形態による光通信モジュールは、光導波路基板10a、受光素子30、発光素子40、フィルタ50を備えている。また、光導波路基板10aには、第1光導波路12、第2光導波路13、折り返しミラー20、導波路端面14を形成して備えている。
【0047】
折り返しミラー20は、受信した第2光導波路13からの信号光を、光導波路基板10aの表面側に反射して受光素子30の受光面31に入射する。折り返しミラー20は、図2に示されるように斜めに切断された後に、Auなどの金属膜でメタライズすることにより形成することができる。
【0048】
信号光を発信する発光素子40は、第1光導波路12と結合するように光導波路基板10a上に実装する。
【0049】
導波路端面14にはフィルタ50を貼り付けており、発光素子40が発信した第1光導波路12からの信号光を、フィルタ50で反射して第2光導波路13に結合する。
【0050】
フィルタ50には、信号光のその波長に応じて反射及び透過をする誘電体多層膜を蒸着する。そして、発光素子40が発信する波長λ1の送信信号光を反射し、第2光導波路13より受信する波長λ2の受信信号光を透過する。
【0051】
このため、第1光導波路12から送られた波長λ1の送信信号光は、フィルタ50において反射し第2光導波路13に結合して外部に送信される。また一方で、第2光導波路13より受信した波長λ2の受信信号光は、フィルタ50を透過し受光素子30に送られる。
【0052】
受光素子30は、第2光導波路13から入射されてフィルタ50を透過した波長λ2の受信信号光が、折り返しミラー20において反射されて結合するように光導波路基板10a上に実装する。
【0053】
次に、本実施の形態による光通信モジュールの、信号光を送受する動作を説明する。
【0054】
信号光を受信する動作は、まず第2光導波路13から入射された波長λ2の受信信号光が、フィルタ50を透過し、折り返しミラー20で反射されて光導波路基板10aの表面側に送られることにより、受光素子30の受光面31により受光するのである。
【0055】
信号光を送信する動作は、まず発光素子40から発光された波長λ1の送信信号光は、第1光導波路12を導波し、フィルタ50で反射されて第2光導波路13に結合されて伝送路に導かれるのである。
【0056】
このように、本実施の形態の光通信モジュールでは、受信信号光を、フィルタ50を透過させミラー20により反射させて受光素子30により受光し、更に、発光素子40からの送信信号光をフィルタ50で反射して外部の伝送路に導く構造を採用したことにより、第1の実施の形態の効果に加えて、波長λ1の光を送信し、波長λ2の光を受信する信号光の送受信を実施することができる。
【0057】
次に、上記第1、第2の実施の形態に示される、本発明の光通信モジュールの製造方法を説明する。本発明では、特に信号光を折り返すミラー20に特徴を備えるのであり、この折り返しミラー20の製作方法について説明する。
【0058】
図3は、本発明による光通信モジュールの製造方法の一実施例を説明するための図であり、折り返しミラー20の形成過程を示している。
【0059】
図3を参照すると、まず初めに、光導波路基板10に光導波路11を形成しておく(図3(a))。また、導波路は1本に限るものではなく、第2の実施の形態のように第1光導波路12と第2光導波路13の2本を備える場合も同様である。
【0060】
そして、その光導波路基板10に切断用のブレード70を垂直に挿入し、導波路端面14を形成する(図3(b))。
【0061】
続いて、ブレード70を光導波路基板10に斜めに挿入し、折り返しミラーのための斜面を形成する(図3(c))。
【0062】
最後に、この斜面をAu等の金属膜をメタライズすることにより、折り返しミラー20が完成する(図3(d))。
【0063】
光導波路基板10の製作時には、図4に示されるように、各光導波路基板10はウェハ90内に整列して並んでいるため、ウェハ90に一直線状にブレードを挿入することにより、折り返しミラー20をウェハ90の状態から一括して製作することが可能である。
【0064】
光導波路基板10の材料であるウェハ90には、シリコンやGaAsやInP等の各種半導体材料を用いることができる。また、光導波路基板10の材料としては、この他にセラミック板や高分子板や金属版等を用いることもでき、いずれの場合においても上記の製造方法により光導波路基板10や光通信モジュールを製造することができる。
【0065】
次に、この折り返しミラー20の、他の製作方法を説明する。
【0066】
図5は、本発明による光通信モジュールの製造方法の他の実施例を説明するための図である。本実施例では、先の図3の製造方法とにおけるブレード70よりも幅のあるブレード71を用いることにより、先の実施例の様に2回に分けて切削を行うのではなく、一回で同時に削除する。
【0067】
つまり、まず初めに光導波路基板10に光導波路11を形成しておく(図5(a))。
【0068】
そして、その光導波路基板10に切断用のブレード71を挿入し、導波路端面14と折り返しミラー20の斜面を同時に形成する(図5(b))。ここで、ブレード71は、導波路端面14と折り返しミラー20の斜面が同時に形成できるように、斜面の角度に合わせた形状としている。
【0069】
最後に、折り返しミラー20の斜面を、Auなどの金属膜をメタライズすることにより、折り返しミラー20が完成する(図5(c))。
【0070】
また、本実施例の場合においても先の図3の実施例と同様に、図4に示されるように、光導波路基板10の製作時には、光導波路基板10はウェハ90内に整列して並んでいるため、ウェハ90に一直線状にブレードを挿入することにより、折り返しミラーをウェハ状態で一括して製作することが可能である。
【0071】
上記各実施例による光通信モジュールの製造方法では、傾斜面をメタライズして折り返しミラー20を形成しているため、例えば透明樹脂で覆った場合においても信号光の十分な反射を得ることができる。このため、光通信モジュールに対して、透明樹脂を使った様々なパッケージング方法を選択することもできる。
【0072】
また、折り返しミラー20を、光導波路基板上に直接形成したために、ウェハ90状態でのミラー20の一括形成が可能となり、更に、従来の製造方法におけるミラーを挿入する面倒な作業が解消される。このように、組立工程の自動化が容易となり、組立コストの大幅な低減が実現される。
【0073】
また、フィルタ50を透過した受信信号光は、従来の様に光導波路を介して受光するのではなく、ミラー20により反射させて直接に受光素子で受光する構造である。このため、従来の構造に比べて、折り返しミラー部分の溝の幅を広くすることが可能となる。
【0074】
また、上記各実施の形態では、折り返しミラー20部分の溝の形状が、三角形になっており上の方で溝の幅が広くなっているため、従来は面倒であったフィルタ50を挿入する作業が容易になる。
【0075】
また、導波路端面にフィルタを貼り付ける構造を採用したことにより、導波路端面に対してフィルタがぐらつかないように実装することができるという利点がある。更に、フィルタの厚さを、自由に厚くすることができるため、例えばガラスなどの固い材質の基板を用いたフィルタを使用することが可能であり、フィルタ貼り付け工程の作業性の向上、及びフィルタ貼り付け工程の自動化による組立コストの低減や量産化を実現できる。
【0076】
次に、本発明の他の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【0077】
図6は、本発明の第3の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。本実施の形態の光通信モジュールは、信号光の受信のみを行う。
【0078】
本実施の形態の形態では、直接受光素子30が、光導波路11から入力された受信信号光の全てを受光するのではなく、導波路端面14にフィルタ50を貼り付けることにより不要な雑音光の受信を防止することを特徴とする。
【0079】
フィルタ50には、信号光のその波長に応じて反射及び透過をする誘電体多層膜を蒸着する。これにより、フィルタ50は、受信信号光(波長λ2)を透過し、受信信号光と異なる波長の入力雑音光(波長λ1)を反射するのである。
【0080】
光導波路11から入力された波長λ2の受信信号光は、フィルタ50を透過して、折り返しミラー20により光導波路基板10bの表面側に反射されて、受光素子30の受光面31で受光する。また、光導波路11から入力された波長λ1の入力雑音光は、フィルタ50で反射されることにより、受光素子30には入射されない。
【0081】
本実施の形態では、導波路端面14を導波路11に対して斜めに形成することにより、フィルタ50で反射された入力雑音光が光導波路11に戻ることを防止している。
【0082】
以上説明したように本実施の形態では、導波路端面14にフィルタ50を配置することにより、受信信号光のみを受信し、入力雑音光を遮断することができる。
【0083】
図7は、本発明の第4の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。本実施の形態の光通信モジュールは、信号光の発信のみを行う。
【0084】
本実施の形態では、モニタ用受光素子32を、発光素子40の後方に備えることにより、発光素子40が発信する信号光の強度を適切な強さに調節する。また、モニタ用受光素子32は、光導波路基板10cの表面に実装され、折り返しミラー20により反射された発光素子40の後方出力光を受光する。
【0085】
発光素子40は、光導波路11と結合するように光導波路基板10c上に実装している。その発光素子40からの後方出力光は、折り返しミラー20で光導波路基板10cの表面側に反射され、モニタ用受光素子32の受光面33で受光され、発光素子40の光出力の制御に利用される。
【0086】
以上説明したように本実施の形態では、折り返しミラー20及びモニタ用受光素子32を発光素子40の後方に配置することにより、発光素子の光出力をモニタし、適切に制御することができる。
【0087】
図8は、本発明の第5の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。本実施の形態の光通信モジュールは、同一の波長(λ1)の信号光の送受信を行う。
【0088】
本実施の形態では、第2の実施の形態におけるフィルタ50の代わりに、ハーフミラー22を導波路端面14に貼り付けたことを特徴とする。
【0089】
ハーフミラー22には、同一の波長(λ1)である受信信号光及び送信信号光を、そのいずれも半分を反射し半分を透過する誘電体多層膜を蒸着する。
【0090】
第2光導波路13から入力された波長λ1の受信信号光は、ハーフミラー22を(その半分が)透過し、折り返しミラー20により光導波路基板10dの表面側に反射されて、受光素子30の受光面31で受光される。
【0091】
発光素子40から発光された波長λ1の送信信号光は、第1光導波路12を導波し、ハーフミラー22で(その半分が)反射されて、第2光導波路13に結合されて伝送路に導かれる。
【0092】
受光素子30は、第2光導波路13から入射される受信信号光と結合する位置である第2光導波路13の延長線上であって、かつ更に、第1光導波路12の延長線上からずれた位置に配置する。これにより、ハーフミラー22を透過する送信信号光が、受光素子30で受光されることを防止するのである。
【0093】
以上説明したように本実施の形態では、導波路端面14にハーフミラー22を貼り付けることにより、同一の波長の信号光を送受信することができる。
【0094】
図9は、本発明の第6の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。本実施の形態の光通信モジュールは、異なる波長の信号光の送受信を行う。
【0095】
本実施の形態の、第2の実施の形態の違いは、発光素子40の後方にモニタ用受光素子32を配置し、第4の実施の形態と同様に発光素子40の出力を制御する点と、第2光導波路13の伝送路側の出口部にファイバガイド用のV溝16を形成してファイバ60を配置した点である。
【0096】
またこのように、本実施の形態では、折り返しミラー20、21を備える溝部を2つ備えるのであり、発光素子40の側の第1溝部は、図6の第4の実施の形態と同様であり、また受光素子30の側の第2溝部は、図2の第2の実施の形態と同様である。
【0097】
発光素子40の側に備えられた折り返しミラー21は、発光素子40からの後方出力光を反射して、光導波路基板10eの表面側に設置されたモニタ用受光素子32の受光面33に入射させる。
【0098】
発光素子40の側に備えられた折り返しミラー21は、受光素子30の側の折り返しミラー20と同様に製造することができ、図9に示されるように斜めに切断された後に、Auなどの金属膜でメタライズすることにより形成することができる。
【0099】
光導波路11の伝送路側の出口部には、ファイバ60が第2光導波路13と結合するように配置される。ファイバ60の位置決めは、光軸に垂直方向については光導波路基板10eに形成されたV溝16によって、光軸方向については導波路端面15にファイバ60の先端を突き当てることによって行うことができ、光軸無調整で光導波路基板上に実装することができる。
【0100】
ファイバ60から入射された受信信号光(波長λ2)は、フィルタ50を透過し、折り返しミラー20で光導波路基板10eの表面側に反射されて、受光素子30の受光面31で受光される。
【0101】
発光素子40から発光された送信信号光(波長λ1)は、第1光導波路12を導波し、フィルタ50で反射されて、第2光導波路13及びファイバ60を導波して伝送路に導かれる。
【0102】
発光素子40からの後方出力光は、折り返しミラー21により光導波路基板10eの表面側に反射された後、モニタ用受光素子32の受光面33で受光され、発光素子40の光出力の制御に利用する。
【0103】
以上説明したように本実施の形態では、第2の実施の形態の効果に加えて、発光素子40の後方にモニタ用受光素子32を配置したことにより、発光素子の光出力をモニタすることができる。更に、第2光導波路13の伝送路側の出口部にファイバガイド用のV溝16を形成してファイバ60を配置することにより、ファイバ60を光導波路基板上に光軸無調整で実装することができる。
【0104】
また、上記各実施の形態はそれぞれを様々に組み合わせて実現することもできる。
【0105】
以上好ましい実施の形態及び実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。
【0106】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光通信モジュールによれば、以下のような効果が達成される。
【0107】
第1に、光通信モジュールの部品点数及び組立工程が削減され、光通信モジュールの生産コストの低減が実現される。
【0108】
本発明の光通信モジュールでは、光導波路基板に形成した溝にミラーを挿入する構造ではなく、受光素子と結合するための折り返しミラーを光導波路基板上に直接形成しているため、ミラーの挿入が不要であり、部品点数及び組立工程が削減できる。特に、手間のかかるミラー挿入の作業がないため、組立コストの大幅な低減が可能である。また、受光素子には安価な表面入射型の受光素子が使用でき、更に、光導波路基板の表面に実装するため実装工程の自動化が容易であり、多くのコスト低減と量産化が実現できる。
【0109】
第2に、信号光をその波長に応じて透過及び反射をするフィルタの、光通信モジュールへの実装が容易である。
【0110】
本発明の光通信モジュールでは、折り返しミラー部分の溝の形状が三角形になっており、上の方で溝の幅が広くなっているため、フィルタを実装する作業が容易である。従来では、狭い幅の溝の内部にフィルタを挿入する面倒な作業を必要としていた。
【0111】
第3に、導波路端面にフィルタを貼り付ける構造であるため、導波路端面に対してフィルタが傾かないように実装することができるという利点がある。
【0112】
第4に、溝の幅が広いためにフィルタを厚くすることができるので、例えばガラスなどの固い材質の基板を用いたフィルタを使用することが可能であり、フィルタ貼り付け工程の作業性の向上、及びフィルタ貼り付け工程の自動化による組立コストの低減と量産化が実現できる。
【0113】
第5に、本発明の通信モジュールでは、信号光を反射する傾斜面をメタライズしていることにより、溝部を透明樹脂で覆った場合にも信号光の十分な反射が実現され、透明樹脂を使った様々なパッケージング方法を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。
【図3】 本発明による光通信モジュールの製造方法の一実施例を説明するための図である。
【図4】 本発明による光通信モジュールの製造方法の、ウェハの状態から折り返しミラーを形成する一実施例を説明するための図である。
【図5】 本発明による光通信モジュールの製造方法の他の実施例を説明するための図である。
【図6】 本発明の第3の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。
【図7】 本発明の第4の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。
【図8】 本発明の第5の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。
【図9】 本発明の第6の実施の形態による光通信モジュールの構造を示す図である。
【図10】 従来の光通信モジュールの構造の一例を示す図である。
【図11】 従来の光通信モジュールの構造の一例を示す図である。
【図12】 従来の光通信モジュールの構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
10 光導波路基板
11 光導波路
12 第1光導波路
13 第2光導波路
14、15 導波路端面
16 V溝
20、21 折り返しミラー
22 ハーフミラー
30 受光素子
31 受光面
32 モニタ用受光素子
33 受光面
40 発光素子
50 フィルタ
60 ファイバ
70、71 ブレード
90 ウェハ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical communication module in optical communication, and more particularly, to an optical communication module including a mirror that reflects and returns signal light and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-224310 shown in FIG. 10 discloses a conventional technology of an optical communication module in which a mirror that reflects propagating light is provided in the middle of an optical waveguide to couple the propagating light to a light receiving element. There is an optical communication module.
[0003]
The prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-224310 aims to realize an optical communication module that performs bidirectional communication using signal light of the same wavelength with a small and simple configuration. A Y-branch type optical waveguide is formed on the optical waveguide substrate, and a mirror for reflecting the propagating light to the surface side of the optical waveguide substrate is provided in the middle of the branch-side waveguide, and at the intersection of this one branch-side waveguide and the mirror A light receiving element is provided so as to face, and a light emitting element is provided so as to face the intersection of the other branch side waveguide and the mirror.
[0004]
By using a Y-branch type optical waveguide that can be formed finely and with high precision on this optical waveguide substrate, and by making it possible to mount the light receiving element and the light emitting element on the optical waveguide substrate, the same An optical communication module that performs bidirectional communication using signal light of a wavelength is configured to be small and simple.
[0005]
In addition, for example, there is a conventional technology of an optical communication module that performs two-way communication using signal light having two different wavelengths disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-068705 shown in FIG.
[0006]
In the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-068705, crosstalk light leaked into PD (Photodiode) light, which is received light, from LD (Laser Diode) light, which is transmitted light, is practically used. The goal is to reduce to a problem-free level. An optical branching waveguide is formed on a flat substrate, a groove is provided at the branching portion of the optical branching waveguide, and a dielectric multilayer filter that branches input light in its transmission direction and reflection direction according to the wavelength is inserted into the groove. And a transmission LD and a reception PD which are optically coupled to the optical branching waveguide are provided on a planar substrate.
[0007]
The transmission wavelength of the dielectric multilayer filter is set as the reception wavelength of the reception PD, the blocking wavelength of the dielectric multilayer filter is set as the transmission wavelength of the transmission LD, and the transmission LD and the reception PD are Bi-directional WDM (Wavelength Division Multiplexing) optical communication is performed by disposing the multilayer filters at positions facing each other.
[0008]
In addition, for example, there is a conventional technology of an optical communication module disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-237529 shown in FIG.
[0009]
In the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-237529, an inclined surface is formed on the buffer and the cladding formed on the upper surface of the Si substrate, and reflection due to the difference in refractive index between the air and the cladding on the inclined surface is utilized. The signal light is folded upward and received by the PD.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional optical communication module described above has the following problems.
[0011]
First, the conventional optical communication module having a narrow groove has a structure in which a mirror and a filter are injected into the narrow groove, which requires a lot of labor to manufacture and makes it difficult to automate the manufacturing process. Therefore, an extremely large production cost is required.
[0012]
For example, the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-224310 has a structure in which a mirror is inserted into an obliquely formed groove, and the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-068705 includes Since the dielectric multilayer filter is inserted into the groove provided at the branching portion of the optical branching waveguide, all of them require a very laborious operation of inserting a filter or the like into the narrow groove.
[0013]
Second, in a conventional optical communication module in which signal light transmitted through the filter in the groove portion is received by the PD, a groove having a very narrow width is formed in order to suppress loss of the received signal light in the groove portion. There was a need. Therefore, for the dielectric multilayer filter to be inserted, a soft filter with a thin thickness, such as polyimide, must be used, and the handling property is worse than when a hard filter is inserted. It was difficult to automate the process.
[0014]
Thirdly, in the conventional optical communication module in which the signal light reflected from the filter in the groove portion is output from the optical waveguide to the external optical fiber, the inclination of the filter with respect to the waveguide end face is different from the reflected light from the filter and the optical fiber. Since the coupling characteristics with the waveguide are greatly affected, it is necessary to insert the filter carefully so that the filter does not tilt with respect to the end face of the waveguide, and it is difficult to reduce the assembly cost.
[0015]
Fourth, in a conventional optical communication module in which signal light is reflected from the inside of the substrate and received by a PD placed on the surface of the substrate, the signal light is reflected by a difference in refractive index between air and the clad. The air is required in the groove portion having the reflecting surface. For example, when the optical communication module is covered with a transparent resin or the like, since the refractive index of the transparent resin is closer to the refractive index of the clad than air, there is a risk that reflection on an inclined surface cannot be obtained. For this reason, there is a problem that simple sealing with a transparent resin and packaging in which the whole is molded after the optical system is protected with the transparent resin become impossible, and the packaging method is limited.
[0016]
The first object of the present invention is to provide an optical communication module that can solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and can be produced at low cost by a simple process and a method for producing the same.
[0017]
The second object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and it is not necessary to provide a narrow groove, and a transparent resin is used by sufficiently reflecting signal light even when covered with a transparent resin. Another object is to provide an optical communication module that can be selected as a packaging method and a method of manufacturing the same.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the
[0021]
Claim 2 The optical communication module of the present invention is an optical communication module that communicates an optical signal, wherein a groove having a V-shaped cross section, a first optical waveguide that guides transmission signal light, and a reception signal light are guided. An optical waveguide substrate including a second waveguide for guiding the transmission signal light reflected by the groove, and a wavelength of the transmission signal light disposed on one of the two surfaces of the groove And a half mirror that is disposed on the other of the two surfaces of the groove and reflects part of the incident signal light and transmits part of the signal light. A transmission signal that is received from one optical waveguide and that can receive the received signal light that has passed through the half mirror and reflected by the mirror, and that has been incident from the second optical waveguide and that has passed through the half mirror and reflected from the mirror. Do not receive light Characterized in that it comprises a light receiving element arranged at a position.
[0023]
[0024]
[0025]
Claim 5 The optical communication device of the present invention is as follows. 4 An optical fiber is arranged in the optical communication module described in 1.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0039]
FIG. 1 is a diagram showing the structure of an optical communication module according to the first embodiment of the present invention. The optical communication module of the present embodiment only receives signal light.
[0040]
Referring to FIG. 1, the optical communication module according to the first embodiment of the present invention includes an
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
In the operation of receiving the signal light of the optical communication module according to the present embodiment, first, the received signal light input from the
[0044]
As described above, the optical communication module according to the present embodiment employs a structure in which the optical path is folded back to the surface side of the
[0045]
FIG. 2 is a diagram showing the structure of an optical communication module according to the second embodiment of the present invention. The optical communication module of the present embodiment transmits and receives signal light having different wavelengths.
[0046]
Referring to FIG. 2, the optical communication module according to the second embodiment of the present invention includes an optical waveguide substrate 10a, a
[0047]
The
[0048]
The
[0049]
A
[0050]
A dielectric multilayer film that reflects and transmits the signal light according to the wavelength of the signal light is deposited on the
[0051]
For this reason, the transmission signal light having the wavelength λ1 transmitted from the first
[0052]
The
[0053]
Next, the operation of transmitting and receiving signal light in the optical communication module according to the present embodiment will be described.
[0054]
In the operation of receiving the signal light, first, the received signal light of wavelength λ2 incident from the second optical waveguide 13 is transmitted through the
[0055]
In the operation of transmitting the signal light, first, the transmission signal light having the
[0056]
As described above, in the optical communication module according to the present embodiment, the received signal light is transmitted through the
[0057]
Next, a method for manufacturing the optical communication module of the present invention shown in the first and second embodiments will be described. In the present invention, the
[0058]
FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the method of manufacturing the optical communication module according to the present invention, and shows the process of forming the
[0059]
Referring to FIG. 3, first, the
[0060]
Then, a
[0061]
Subsequently, the
[0062]
Finally, the
[0063]
At the time of manufacturing the
[0064]
For the
[0065]
Next, another manufacturing method of the
[0066]
FIG. 5 is a diagram for explaining another embodiment of the method for manufacturing an optical communication module according to the present invention. In the present embodiment, by using the
[0067]
That is, first, the
[0068]
Then, a
[0069]
Finally, the
[0070]
Also in the case of this embodiment, as in the embodiment of FIG. 3, the
[0071]
In the manufacturing method of the optical communication module according to each of the above embodiments, since the
[0072]
In addition, since the
[0073]
In addition, the received signal light transmitted through the
[0074]
In each of the above embodiments, the shape of the groove of the
[0075]
Further, by adopting a structure in which a filter is attached to the end face of the waveguide, there is an advantage that the filter can be mounted so as not to wobble with respect to the end face of the waveguide. Furthermore, since the thickness of the filter can be increased freely, it is possible to use a filter using a substrate made of a hard material such as glass, for example, improving the workability of the filter attaching process, and the filter Assembly costs can be reduced and mass production can be realized by automating the pasting process.
[0076]
Next, another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0077]
FIG. 6 is a diagram showing the structure of an optical communication module according to the third embodiment of the present invention. The optical communication module of the present embodiment only receives signal light.
[0078]
In the present embodiment, the direct
[0079]
A dielectric multilayer film that reflects and transmits the signal light according to the wavelength of the signal light is deposited on the
[0080]
The received signal light having the wavelength λ <b> 2 input from the
[0081]
In the present embodiment, the waveguide end face 14 is formed obliquely with respect to the
[0082]
As described above, in the present embodiment, by arranging the
[0083]
FIG. 7 is a diagram showing the structure of an optical communication module according to the fourth embodiment of the present invention. The optical communication module of the present embodiment only transmits signal light.
[0084]
In the present embodiment, the intensity of the signal light transmitted from the
[0085]
The
[0086]
As described above, in the present embodiment, the light output of the light emitting element can be monitored and appropriately controlled by disposing the
[0087]
FIG. 8 is a diagram showing the structure of an optical communication module according to the fifth embodiment of the present invention. The optical communication module of the present embodiment transmits and receives signal light having the same wavelength (λ1).
[0088]
The present embodiment is characterized in that the
[0089]
The
[0090]
The received signal light of wavelength λ1 input from the second optical waveguide 13 is transmitted through the half mirror 22 (half of which), reflected by the
[0091]
The transmission signal light having the
[0092]
The
[0093]
As described above, in the present embodiment, signal light having the same wavelength can be transmitted and received by attaching the
[0094]
FIG. 9 is a diagram showing the structure of an optical communication module according to the sixth embodiment of the present invention. The optical communication module of the present embodiment transmits and receives signal light having different wavelengths.
[0095]
The difference between the present embodiment and the second embodiment is that the monitor
[0096]
Further, in this embodiment, the two groove portions including the folding mirrors 20 and 21 are provided, and the first groove portion on the
[0097]
The
[0098]
The
[0099]
A
[0100]
The received signal light (wavelength λ2) incident from the
[0101]
The transmission signal light (wavelength λ1) emitted from the
[0102]
The rear output light from the
[0103]
As described above, in the present embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, the
[0104]
Each of the above embodiments can be realized by various combinations.
[0105]
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments and examples, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made within the scope of the technical idea. Can be implemented.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical communication module of the present invention, the following effects are achieved.
[0107]
First, the number of parts and the assembly process of the optical communication module are reduced, and the production cost of the optical communication module is reduced.
[0108]
In the optical communication module of the present invention, the mirror is not inserted into the groove formed in the optical waveguide substrate, but a folding mirror for coupling with the light receiving element is directly formed on the optical waveguide substrate. This is unnecessary and the number of parts and the assembly process can be reduced. In particular, since there is no troublesome mirror insertion work, assembly cost can be greatly reduced. In addition, an inexpensive front-illuminated light-receiving element can be used as the light-receiving element. Further, since the light-receiving element is mounted on the surface of the optical waveguide substrate, the mounting process can be easily automated, and a lot of cost reduction and mass production can be realized.
[0109]
Second, it is easy to mount a filter that transmits and reflects signal light according to its wavelength on an optical communication module.
[0110]
In the optical communication module of the present invention, the shape of the groove of the folding mirror portion is a triangle, and the width of the groove is wider on the upper side, so the work of mounting the filter is easy. Conventionally, a troublesome operation of inserting a filter into a narrow groove has been required.
[0111]
Third, since the filter is attached to the end face of the waveguide, there is an advantage that the filter can be mounted so as not to tilt with respect to the end face of the waveguide.
[0112]
Fourth, since the groove can be thickened because the groove is wide, it is possible to use a filter using a substrate made of a hard material such as glass, for example, and the workability of the filter attaching process is improved. And, the assembly cost can be reduced and mass production can be realized by automating the filter attaching process.
[0113]
Fifth, in the communication module of the present invention, the inclined surface that reflects the signal light is metallized, so that sufficient reflection of the signal light is realized even when the groove is covered with a transparent resin. Various packaging methods can be selected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a structure of an optical communication module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a structure of an optical communication module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of a method for manufacturing an optical communication module according to the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining an embodiment of forming a folding mirror from a wafer state in the method for manufacturing an optical communication module according to the present invention.
FIG. 5 is a view for explaining another embodiment of the method for manufacturing an optical communication module according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a structure of an optical communication module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a structure of an optical communication module according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a structure of an optical communication module according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a structure of an optical communication module according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the structure of a conventional optical communication module.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the structure of a conventional optical communication module.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the structure of a conventional optical communication module.
[Explanation of symbols]
10 Optical waveguide substrate
11 Optical waveguide
12 First optical waveguide
13 Second optical waveguide
14, 15 Waveguide end face
16 V-groove
20, 21 Folding mirror
22 half mirror
30 Light receiving element
31 Photosensitive surface
32 Light receiving element for monitor
33 Photosensitive surface
40 Light emitting device
50 filters
60 fiber
70, 71 blades
90 wafers
Claims (5)
断面がV字状の溝部と、送信信号光を導波する第1光導波路と、
受信信号光を導波しかつ前記溝部において反射される前記送信信号光を導波する第2導波路とを設けた光導波路基板と、
前記溝部が備える2つの面のうち一方の面上に配置され、前記受信信号光の波長の信号光を透過し、かつ、前記送信信号光の波長の信号光を反射するフィルタと、
前記溝部が備える2つの面のうち他方の面上に配置され、前記第2導波路から入力される受信信号光を反射するミラーと、
前記ミラーで反射された光が入射される受光素子を備えることを特徴とする光通信モジュール。In an optical communication module that communicates optical signals,
A groove having a V-shaped cross section, a first optical waveguide for guiding transmission signal light ,
An optical waveguide substrate provided with a second waveguide for guiding received signal light and guiding the transmitted signal light reflected by the groove;
A filter that is disposed on one of the two surfaces of the groove, transmits the signal light having the wavelength of the reception signal light, and reflects the signal light having the wavelength of the transmission signal light;
A mirror that is disposed on the other surface of the two surfaces of the groove and reflects the received signal light input from the second waveguide;
Optical communication module comprising: a light receiving element which light reflected by the mirror is incident.
断面がV字状の溝部と、送信信号光を導波する第1光導波路と、及び受信信号光を導波しかつ前記溝部において反射される前記送信信号光を導波する第2導波路とを備えた光導波路基板と、
前記溝部が備える2つの面のうち一方の面上に配置され、前記送信信号光の波長の信号光を反射するミラーと、
前記溝部が備える2つの面のうち他方の面上に配置され、入射される信号光の一部を反射しかつ一部を透過するハーフミラーを備え、
前記第1光導波路から入射され前記ハーフミラーを透過し前記ミラーを反射した受信信号光を受信できる位置であって、かつ前記第2光導波路から入射され前記ハーフミラーを透過し前記ミラーを反射した送信信号光を受信しない位置に配置されている受光素子を備えることを特徴とする光通信モジュール。In an optical communication module that communicates optical signals,
A groove portion having a V-shaped cross section; a first optical waveguide that guides transmission signal light; and a second waveguide that guides reception signal light and guides the transmission signal light reflected by the groove portion. An optical waveguide substrate comprising:
A mirror that is disposed on one of the two surfaces of the groove and reflects the signal light having the wavelength of the transmission signal light;
A half mirror that is disposed on the other surface of the two surfaces of the groove and reflects part of the incident signal light and transmits part of the signal light;
The position is such that the received signal light incident from the first optical waveguide and transmitted through the half mirror and reflected from the mirror can be received, and incident from the second optical waveguide and transmitted through the half mirror and reflected from the mirror. An optical communication module comprising: a light receiving element arranged at a position not receiving transmission signal light.
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